[0001] Die Erfindung betrifft einen Planetenträger eines Planetengetriebes, aufweisend zwei
mittels Planetenstege miteinander verbundene Planetenstegwangen, wobei die in Umfangsrichtung
einander gegenüberliegenden Seiten der Planetenstegwangen zusammen mit äußeren Mantelflächen
der Planetenstege Mantelöffnungen begrenzen, wobei in zumindest einer Planetenstegwange
mindestens eine Planetenbolzenöffnung zur Aufnahme von einem Bolzen zur Lagerung eines
Planetenrads vorgesehen ist, und wobei zumindest eine Planetenstegwange im Bereich
der Anbindung eines Planetensteges ein die axiale Länge des Planetensteges reduzierenden
Übergang aufweist.
[0002] Ein derartiger Planetenträger ist aus der
EP 1 186 804 B1 bekannt. Dieser als einteiliges Gussteil ausgebildete Planetenträger weist zwei Planetenstegwangen
auf, die über mittig eingeschnürte Planentenstege miteinander verbunden sind. Die
Planetenstegwangen weisen geradlinige seitliche Abschrägungen auf, die mit den Planetenstegen
zusammenwirken. Darüber hinaus bilden die Planetenstege zur Mitte hin in radialer
und tangentialer Richtung des Planetenträgers verjüngte Trapezprofile.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gewichts- und festigkeitsoptimierten
Planetenträger bereitzustellen.
[0004] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Übergang eine abgerundete Kontur aufweist.
Eine abgerundete Kontur kann gegenüber einer geradlinigen Abschrägung besser an Kraftflusslinien
in dem Planetenträger angepasst sein und somit deutlich besser festigkeitsoptimiert
ausgestaltet sein. Dadurch ist es weiterhin möglich, die Wandstärke des Planetenträgers
insbesondere im Bereich des Übergangs zwischen der der jeweiligen Planetenstegwange
und dem Planetensteg zu verringern, wodurch die angestrebte Gewichtsoptimierung dargestellt
wird.
[0005] In Weiterbildung der Erfindung weist der Planetensteg eine geschlossene oder offene
Geometrie, die bevorzugt eine Dreiecksgeometrie ist, auf und der Übergang eine Konkavkontur
auf. Die geschlossene oder offene Dreiecksgeometrie trägt zu einer Festigkeitsoptimierung
insbesondere hinsichtlich einer denkbaren Verdrehung der beiden Planetenstegwangen
bei, wobei die offene Dreiecksgeometrie deutliche Gewichtsvorteile gegenüber der geschlossenen
Dreiecksgeometrie aufweist. Die mit der Dreiecksgeometrie ausgebildeten Planetenstege
werden bei einer hohlen Ausgestaltung auch Herzchen genannt. Die Konkavkontur des
Übergangs ist einerseits festigkeitsoptimiert, andererseits günstig in einer entsprechenden
Gießform bei einem aus einem Metallguss gefertigten Planetenträger umzusetzen. Dabei
kann zwischen dem Planetensteg und der Planetenstegwange eine zurückgenommene, verrundete
Geometrie ausgebildet sein, die in einer Gießform problemlos umsetzbar ist.
[0006] In Weiterbildung der Erfindung ist die Konkavkontur kugelkalottenförmig ausgebildet.
Dies ist die bevorzugte Ausführungsform, die zu dem gießtechnisch problemlos umsetzbar
ist. Darüberhinaus ist es so, dass bevorzugt alle Übergänge zwischen den Planetenstegwangen
und den Planetenstegen erfindungsgemäß ausgebildet sind. Dennoch ist es im Rahmen
der Erfindung auch vorgesehen, nur bestimmte einzeln ausgewählte Übergänge erfindungsgemäß
auszugestalten, während die restlichen Übergänge konventionell ausgestaltet sind.
[0007] In Weiterbildung der Erfindung weist der Planetentsteg einen in axialer Richtung
des Planetenträgers angeordneten Hohlraum auf. Dieser Hohlraum kann auf einer Planetenstegwange
zumindest teilweise von einer Gusswand verschlossen sein. Diese Ausgestaltung optimiert
bei einem geringen Materialeinsatz die Festigkeit, indem beispielsweise die angetriebene
Planetenstegwange mit einer den Hohlraum zumindest teilweise verschließenden Gusswand
versehen ist.
[0008] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Planetenstegwange an dem Außenumfang
einen Überstand auf. Dieser Überstand ist als Wulst ausgebildet und kann axial oder
radial angeordnet sein. Dieser Überstand beziehungsweise Wulst kann im Bereich der
Anbindung des Planetenstegs an die Planetenstegwange unterbrochen sein. Der Überstand
beziehungsweise der Wulst kann nach innen oder außen (von der Planetenstegwange axial
gesehen) angeordnet sein. Weiterhin kann der Überstand beziehungsweise der Wulst nur
über den Planetenbolzenöffnungen angeordnet sein. Schließlich kann der Überstand beziehungsweise
der Wulst sich in die zurückgenommene Fläche des Planetensteges verlaufen oder sich
auf dieser Fläche sogar kreuzen.
[0009] In Weiterbildung der Erfindung weist die Planetenstegwange zwischen dem Planetensteg
und der Planetenbolzenöffnung eine Verdickung der Wandung in Form eines Batzens auf.
Diese Verdickung kann gezielt zu einer Festigkeitsoptimierung ausgebildet sein dazu
kann die Verdickung in weiterer Ausgestaltung dreiecksförmig in radialer Richtung
nach außen dicker werdend ausgebildet sein. Weiterhin kann die Verdickung in den zuvor
beschriebenen Überstand beziehungsweise Wulst einmünden.
[0010] In weiterer Ausgestaltung sind die Kugelkalotte, der Überstand beziehungsweise der
Wulst und die Batzen zueinander verrundet und homogenisiert. Auch diese Ausgestaltung
trägt zu einer Festigkeitsoptimierung bei. Weiterhin mündet die Verdickung in den
Überstand beziehungsweise den Wulst aus.
[0011] In Weiterbildung der Erfindung ist an einer Planetenbolzenöffnung eine axiale Brillenkontur
angeordnet, die nach innen in eine eine Zentralbohrung umgebende umlaufende Rippe
und nach außen in den äußeren Wulst übergeht. Diese Brillenkontur ist durch verdickte
Übergänge geschaffen, die wiederum insgesamt eine Festigkeitsoptimierung darstellen.
[0012] Insbesondere der Überstand beziehungsweise der Wulst kann radial wellig ausgeführt
sein. Die Planetenbolzenöffnung kann radial nach außen verstärkend beziehungsweise
verdickend ausgeführt sein. Zwischen der Planetenbolzenöffnung und der Planetenstegwange
kann diese radial zurückgenommen sein und dann wieder zum Planetensteg hin radial
nach außen auskragend ausgeführt sein.
[0013] In Weiterbildung der Erfindung ist eine Einkerbung auf der Innenseite der Planetenstegwange
im Übergang zu einer Zentralbohrung für eine ein Sonnenrad tragenden Sonnenradwelle
vorgesehen. Diese Einkerbung bewirkt eine Gießoptimierung und eine Festigkeitsoptimierung.
[0014] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Mantelfläche des Steges eine radiale
Ausbeulung auf. Diese nach außen ragende radiale Ausbeulung kann gusstechnisch einfach
umgesetzt werden und trägt ebenfalls zu einer Festigkeitsoptimierung bei.
[0015] In Weiterbildung der Erfindung ist in den Übergang beziehungsweise die Anbindung
des Planetensteges an eine Planetenstegwange eine Öffnung in Form eines Durchbruchs
eingelassen. Dieser Durchbruch führt bei einem neutralen Einfluss auf die Festigkeit
zu einer Gewichtsoptimierung und ermöglicht einen (axialen) Eintritt von Getriebeöl
in den Hohlraum, welches beim Umlauf des Planetenträgers der Verzahnung der verschiedenen
Zahnrädern und den Lagern zugeführt werden kann.
[0016] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Planetensteg zumindest eine in
einer Umfangswand der Dreiecksgeometrie eingelassene Durchbrechung auf. Diese Durchbrechung
ermöglicht die Verwendung eines einzigen Gusskerns zur Darstellung des Planetenradraums
und des Hohlraums bei einem gegossenen Planetenträger, indem diese Räume durch die
Durchbrechung miteinander verbunden sind.
[0017] Bevorzugt ist der Planetenträger Teil eines Strömungskraftanlagengetriebes, insbesondere
eines Meeresströmungskraftanlagengetriebes oder eines Windkraftanlagengetriebes.
[0018] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung
zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher beschrieben sind:
[0019] Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Seitenansicht einer Windkraftanlage mit einem einen erfindungsgemäß
ausgestalteten Planetenträger aufweisenden Generatorgetriebe,
- Figur 2
- eine Stirnansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Planetenträgers,
- Figur 3
- eine Seitenansicht eines Planetenträgers gemäß Figur 2,
- Figur 4
- einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Planetenträger,
- Figur 5
- einen Längsschnitt durch den Planetenträger,
- Figur 6
- eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Planetenträgers,
- Figur 7
- eine Stirnansicht eines Planetenträgers mit einer radialen Außenausbuchtung einer
Planetenstegwange im Bereich einer Anbindung an einen Planetensteg,
- Figur 8
- einen entsprechenden Längsschnitt durch den Planetenträger gemäß Figur 7,
- Figur 9
- eine Stirnansicht eines Planetenträgers mit einer Verdickung einer Planetenstegwange
zwischen einer Planetenbolzenöffnung und einem Planetensteg in Form eines Batzens,
- Figur 10
- eine entsprechende Seitenansicht des Planetenträgers gemäß Figur 9,
- Figur 11
- eine Stirnansicht eines Planetenträgers mit einer eine Planetenbolzenöffnung umgebenden
Brillenkontur sowie einer axial durchbrochenen Kugelkalotte.
[0020] Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Windkraftanlage 1 mit ihren wesentlichen Baugruppen.
Die Windkraftanlage 1 weist einen Turm 2 auf, auf dem eine um eine Vertikalachse drehbar
gelagerte Gondel 3 in Form eines Maschinengehäuses angeordnet ist. In der Gondel 3
ist ein Generatorgetriebe 4 drehfest befestigt, wobei das Generatorgetriebe 4 eine
Antriebswelle 5 und eine Abtriebswelle 6 aufweist. Die Antriebswelle 5 des Generatorgetriebes
4 ist mit einer Nabe 7 eines mehrere Rotorblätter 8 aufweisenden Rotors verbunden.
Die Abtriebswelle 6 ist mit einer anzutreibenden Antriebsvorrichtung in Form eines
Generators 9 drehverbunden. Das Generatorgetriebe 4 ist so ausgelegt, dass es eine
langsame Drehbewegung der Antriebswelle 5 in eine schnelle Drehbewegung der Abtriebswelle
6 umsetzt. Dazu weist das Generatorgetriebe 4 eine oder mehrere Planetenstufen auf,
die über ein abschließendes Stirnradgetriebe oder aber auch direkt mit der Abtriebswelle
6 zusammenwirken. Zumindest eine der Planetenstufen weist einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Planetenträger auf, der in den nachfolgenden Figuren beschrieben wird. Mittels der
Windkraftanlage 1 wird elektrische Energie erzeugt, indem der von dem Wind in Drehbewegung
versetzte Rotor die auf die Antriebswelle 5 übertragene Drehbewegung in das Generatorgetriebe
4 einleitet. Das Generatorgetriebe 4 setzt die Drehbewegung in eine schnellere Drehbewegung
um und schließlich wird über die Abtriebswelle 6 die schnelle Drehbewegung zur Erzeugung
von Strom auf den Generator 9 übertragen.
[0021] Figur 2 zeigt eine Stirnansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Planetenträgers
10, der in dem Generatorgetriebe 4 verbaut ist. Der Planetenträger 10 weist ausweislich
den Figuren 2 bis 6 zwei Planetenstegwangen 11a, 11 b auf, die über drei auf dem Umfang
der Planetenstegwangen 11 a, 11 b verteilt angeordnete Planetenstege 12 (siehe auch
Figur 4) miteinander verbunden sind. Im Bereich der Anbindung eines Planetensteges
12 an eine Planetenstegwange 11 a, 11 b ist die entsprechende Planetenstegwange 11a,
11 b mit einem die axiale Länge des Planetensteges 12 reduzierenden Übergang in Form
einer Kugelkalotte 13 ausgebildet. Die kugelkalottenförmige Ausgestaltung bewirkt
eine Gewichts- und Festigkeitsoptimierung des Planetenträgers 10. Im Bereich zwischen
den drei auf dem Umfang der Planetenstegwangen 11 a, 11 b verteilt angeordneten Planetenstegen
12 mit den Kugelkalotten 13 sind drei Planetenbolzenöffnungen 14 in die Planetenstegwangen
11 a, 11 b eingearbeitet. In zwei zueinander ausgerichtete Planetenbolzenöffnungen
14 wird bei der Montage des Generatorgetriebes 4 ein Planetenrad haltendeder Bolzen
eingesetzt. Eine der jeweils zueinander ausgerichteten Planetenbolzenöffnungen 14
kann als Sacklochöffnung ausgebildet sein und folglich die entsprechende Planetenstegwange
11 a, 11 b nicht vollständig durchdringen. Weiterhin ist es grundsätzlich auch möglich,
nur in eine Planetenstegwange 11 a, 11 b eine Planetenbolzenöffnung 14 einzulassen,
die alleine den Bolzen trägt. Jedes der drei Planetenräder ist im Bereich eines zwischen
den Planetenstegwangen 11a, 11 b zwischen zwei benachbarten Planetenstegen 12 gebildeten
Planetenradraum 15 angeordnet und wird durch eine Mantelöffnung 30 zwischen den benachbarten
Planetenstegen 12 in den Planetenradraum 15 eingeführt. Der Planetenträger 10 weist
eine Durchgangsöffnung 16 auf, in deren Bereich ein Sonnenrad angeordnet ist. Das
Sonnenrad steht im montierten Zustand mit den Planetenrädern in einem Zahneingriff
und wird von diesen zentriert.
[0022] Einseitig weist der Planetenträger 10 einen rohrförmigen Fortsatz 17 auf, der den
Antrieb für den Planetenträger 10 bildet. Rechts und links außerhalb der Planetenstegwangen
11a, 11b sind Lagerbereiche 18a, 18b vorgesehen auf denen Wälzlager zur Lagerung des
Planetenträger 10 in dem Generatorgetriebegehäuse angeordnet werden.
[0023] Ausweislich der Figuren 2 und 3 weisen die Planetenstegwangen 11a, 11b im Bereich
zwischen zwei benachbarten Kugelkalotten 13 angrenzend an die drei Mantelöffnungen
30 Überstände in Form von der äußeren Kontur der Planetenstegwangen 11a, 11 b folgenden
Wülsten 19 auf. Die Wülste 19 laufen bevorzugt in die Kugelkalotten 13 aus. Weiterhin
sind die gegenüberliegenden linken, oberen Kugelkalotten 13 der Figur 2 mit einem
Durchbruch 20 versehen, der eine weitere,Gewichtsoptimierung darstellt. Der Durchbruch
20 ist ebenfalls in den Figur 3 und 4 dargestellt.
[0024] Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch den Planetenträger 10 gemäß Figur 2. In dieser
Schnittdarstellung ist eine Dreiecksgeometrie 21 der Planetenstege 12 erkennbar, wobei
darüberhinaus ersichtlich ist, dass die Planetenstege 12 hohl ausgebildet einen Hohlraum
22 aufweisen. In gegenüberliegende Umfangswandungen 23a, 23b der Planetenstege 12
sind Durchbrechungen 24 eingelassen, die den jeweiligen Hohlraum 22 mit benachbarten
Planetenradräumen 15 verbinden. Die Durchbrechungen 24 ermöglichen es, einen einzigen
Gusskern zu verwenden, der in eine Gießform eingesetzt die inneren Hohlräume des gegossenen
Planetenträgers 10 bildet. Die Durchbrechungen 24 können eine beliebige Ausgestaltung
aufweisen und auch Teile der Umfangswandungen 23a, 23b komplett wegschneiden. So ist
es beispielsweise auch denkbar, die zu der Zentralbohrung 16 weisende innere Spitze
der Dreiecksgeometrie 21 komplett wegzuschneiden. Weiterhin können die Durchbrechungen
24 auf gegenüberliegenden Umfangswandungen 23a, 23b unterschiedlich ausgebildet und
asymmetrisch zueinander angeordnet sein. Weiterhin kann der Hohlraum 22 im Bereich
einer Planetenstegwange 11 a, 11 b teilweise oder vollständig verschlossen sein. Analog
zu den Darstellungen der Figuren 2 und 3 ist in die linke, obere Kugelkalotte 13 des
Planetenstegs 12 im Bereich der Planetenstegwange 11 b ein Durchbruch 20 eingelassen.
[0025] Figur 6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Ausgestaltung des Planetenträgers
10, der in der Darstellung gemäß Figur 6 ohne eine Durchbrechung 24 in den Kugelkalotten
13 ausgebildet ist.
[0026] Figuren 7 und 8 zeigen analoge Ansichten zu den Figuren 2 und 5, wobei hier die Mantelflächen
der Planetenstege 12 nach außen weisende Ausbeulungen 25 aufweisen. Weiterhin ist
in der Figur 8 eine Einkerbung 26 auf der Innenseite des Planetenstegs 11 a im Übergang
zu der Zentralbohrung 16, die eine Lageröffnung ein Sonnenrad darstellt, vorgesehen.
Die umlaufende Einkerbung 26 optimiert den Planetenträger 10 insbesondere in gusstechnischer
Hinsicht.
[0027] Die Figuren 9 und 10 zeigen im Unterschied beziehungsweise in Ergänzung zu den vorherigen
Ausführungen die Anordnung von äußeren Batzen 29 an den Planetenstegwangen 11a, 11
b, die seitlich der Planetenbolzenöffnungen 14 angeordnet sind und in den umlaufenden
Wulst 19 übergehen.
[0028] Figur 11 schließlich zeigt eine Einfassung der Planetenbolzenöffnungen 14 von einer
Brillenkontur 27, die in den äußeren Wulst 19 und in eine die Zentralbohrung 16 umgebende
Rippe 28 übergeht. Auch die Brillenkontur 27 trägt zu einer Versteifung und somit
Festigkeitsoptimierung des Planetenträgers 10 bei.
[0029] Abschließend wird darauf hingewiesen, dass beliebige Kombinationen insbesondere der
in den Figuren beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der Erfindung umsetzbar sind.
Bezugszeichenliste
[0030]
- 1
- Windkraftanlage
- 2
- Turm
- 3
- Gondel
- 4
- Generatorgetriebe
- 5
- Antriebswelle
- 6
- Abtriebswelle
- 7
- Nabe
- 8
- Rotorblatt
- 9
- Generator
- 10
- Planetenträger
- 11a, 11 b
- Planetenstegwange
- 12
- Planetensteg
- 13
- Kugelkalotte
- 14
- Planetenbolzenöffnung
- 15
- Planetenradraum
- 16
- Durchgangsöffnung
- 17
- Fortsatz
- 18a, 18b
- Lagerbereich
- 19
- Wulst
- 20
- Durchbruch
- 21
- Geometrie
- 22
- Hohlraum
- 23a, 23b
- Umfangswandung
- 24
- Durchbrechung
- 25
- Ausbeulung
- 26
- Einkerbung
- 27
- Brillenkontur
- 28
- Rippe
- 29
- Batzen
- 30
- Mantelöffnung
- 31
- Mantelfläche
1. Planetenträger (10) eines Planetengetriebes (4), aufweisend zwei mittels Planetenstege
(12) miteinander verbundene Planetenstegwangen (11a, 11 b), wobei die in Umfangsrichtung
einander gegenüberliegenden Seiten der Planetenstegwangen (11 a, 11 b) zusammen mit
äußeren Mantelfächen (31) der Planetenstege (12) Mantelöffnungen (30) begrenzen, wobei
in zumindest einer Planetenstegwange (11 a, 11 b) mindestens eine Planetenbolzenöffnung
(14) zur Aufnahme eines Bolzens zur Lagerung eines Planetenrads vorgesehen ist, und
wobei zumindest eine Planetenstegwange (11a, 11 b) im Bereich der Anbindung eines
Planetenstegs (12) einen die axiale Länge des Planetenstegs (12) reduzierenden Übergang
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang eine abgerundete Kontur aufweist.
2. Planetenträger (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Planetensteg (12) eine geschlossene oder offene Geometrie (21) aufweist und dass
der Übergang eine Konkavkontur aufweist.
3. Planetenträger (10) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie (21) eine Dreiecksgeometrie ist.
4. Planetenträger (10) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konkavkontur eine Kugelkalotte (13) ist.
5. Planetenträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Planetensteg (12) einen in axialer Richtung des Planetenträgers (10) angeordneten
Hohlraum (22) aufweist.
6. Planetenträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenstegwange (11 a, 11 b) an dem Außenumfang einen Überstand in Form eines
Wulstes (19) aufweist.
7. Planetenträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenstegwange (11 a, 11 b) zwischen Planetensteg (12) und der Planetenbolzenöffnung
(14) eine Verdickung der Wandung in Form eines Batzens (29) aufweist.
8. Planetenträger (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung dreiecksförmig in radialer Richtung nach außen dicker werdend ausgebildet
ist.
9. Planetenträger (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung in den Überstand ausmündet.
10. Planetenträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass an einer Planetenbolzenöffnung (14) eine axiale Brillenkontur (27) angeordnet ist,
die nach innen in eine eine Zentralbohrung (16) umgebende umlaufende Rippe (28) und
nach außen in die äußere Wulst (19) übergeht.
11. Planetenträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Einkerbung (26) auf der Innenseite der Planetenstegwange (11a) im Übergang zu
einer Durchgangsöffnung (16) vorgesehen ist.
12. Planetenträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (31) des Planetensteges (12) eine radiale äußere Ausbeulung (25)
aufweist.
13. Planetenträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in den Übergang ein Durchbruch (20) eingelassen ist.
14. Planetenträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Planetensteg (11a, 11 b) zumindest eine in einer Umfangswandung (23a, 23b) eingelassene
Durchbrechung (24) aufweist.
15. Planetenträger (10) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (10) Teil eines Strömungskraftanlagengetriebes, insbesondere eines
Meeresströmungskraftanlagengetriebes oder eines Windkraftanlagengetriebes ist.
16. Windkraftanlage nach einem der vorherigen Ansprüche.